Automatická kinematická kalibrace dvojrukého manipulátoru za pomoci sebedoteku a rovinných omezení

Abstract

Roboti jsou široce používáni v moderním výrobním průmyslu. Jejich rozšíření jde ruku v ruce s požadavky na vysokou přesnost. Z toho důvodu je kalibrace a její přenost tak důležitá. Tradiční kalibrační procedury zahrnují různé formy externích měřicích zařízení, ale ty jsou drahé. Díky technologickému pokroku se stávají dostupnými pokročilé senzory jako například kamery a silové sensory, které umožňují provádět automatickou sebekalibraci na základě informací z těchto senzorů. V této práci jsme využili průmyslovou robotickou platformu se speciálními koncovými články mající silové senzory na zápěstí, referenční značky a se dvěma externími fotoaparáty upevněnými na společné základně manipulátorů, abychom prozkoumali kinematickou kalibraci robota pomocí různých kombinací kalibračních přístupů - sebepozorování, sebedotyk a rovinná omezení. Pro tento účel byl nasbírán a dán volně k dispozici obsáhlý dataset. Studovali jsme odhad parametrů koncového článku stejně jako kalibraci celého kinematického řetězce (DH parametrů) a naše výsledky jsme porovnali s referenčními hodnotami získanými z kalibrace pomocí měřícího zařízení Leica.

Robots are widely used in various modern manufacturing industry sectors. Their expansion ties up with the requirements of high precision. For that reason, the calibration and its accuracy became important. Traditional calibration procedures involve some form of external metrology systems, but they are costly. Advances in sensor technology make affordable but increasingly accurate devices such as cameras and force sensors available, making it possible to perform automated self-calibration relying on information from these sensors. In this work, we used an industrial robot platform having special end effectors with force sensing at the wrist, fiducial markers, and two external cameras mounted on the robot base to investigate robot kinematic calibration by employing different combinations of calibration approaches: self-observation, self-touch, and planar constraints. A comprehensive dataset has been collected for this purpose and made available to the community. We studied estimation of the end effector parameters as well as calibration of the complete kinematic chain (DH parameters) and we compared our results with ground truth provided by calibration using Leica absolute tracker.